雷達(dá)系統(tǒng)分析與建模

第1章 雷達(dá)距離方程1
1.1 雷達(dá)基礎(chǔ) 1
1.1.1 基本功能1
1.1.2 雷達(dá)應(yīng)用3
1.1.3 雷達(dá)頻段3
1.2 距離方程的推導(dǎo)5
1.2.1 接收到的信號(hào)功率5
1.2.2 雙基地雷達(dá)方程6
1.2.3 應(yīng)答機(jī)和電子戰(zhàn)方程6
1.2.4 接收機(jī)噪聲7
1.2.5 信噪比8
1.2.6 射頻損耗因子9
1.2.7 最大作用距離的解10
1.2.8 利用Blake圖進(jìn)行距離計(jì)算10
1.2.9 一般解法10
1.3 搜索雷達(dá)方程13
1.3.1 均勻搜索的推導(dǎo)13
1.3.2 搜索雷達(dá)方程的重要性13
1.4 有源干擾時(shí)的雷達(dá)作用距離14
1.4.1 遠(yuǎn)距離噪聲干擾的等效溫度 14
1.4.2 干擾有效性15
1.4.3 欺騙性干擾16
1.4.4 自屏蔽和護(hù)衛(wèi)干擾16
1.5 有雜波時(shí)的雷達(dá)作用距離17
1.5.1 空域雜波：降雨或箔條17
1.5.2 空域雜波中的探測距離19
1.5.3 距離上模糊的雜波20
1.5.4 表面雜波：陸地和海面21
1.6 組合干擾下的探測距離23
參考文獻(xiàn)24
附錄1A：關(guān)于雷達(dá)方程的習(xí)題24
附錄1B：提供的Mathcad工具26
附錄1C：習(xí)題的解27
第2章 目標(biāo)檢測理論28
2.1 噪聲統(tǒng)計(jì)29
2.2 對(duì)伴有噪聲的信號(hào)的一個(gè)采樣進(jìn)行檢波30
2.2.1 理想的相參檢波過程30
2.2.2 實(shí)際檢波過程31
2.2.3 相對(duì)于理想系統(tǒng)的檢波器損耗33
2.2.4 匹配濾波器及匹配損耗33
2.3 脈沖串的積累34
2.3.1 相參積累35
2.3.2 視頻信號(hào)積累36
2.3.3 二進(jìn)制積累38
2.3.4 累積積累 39
2.3.5 積累器加權(quán)損耗40
2.3.6 虛警時(shí)間40
2.3.7 折疊損耗41
2.4 起伏目標(biāo)的檢測43
2.4.1 單個(gè)采樣檢測43
2.4.2 起伏損耗43
2.4.3 情況1信號(hào)的積累43
2.4.4 其他目標(biāo)模型45
2.4.5 分集增益47
2.4.6 c2目標(biāo)的通用方程式48
2.4.7 起伏目標(biāo)的二進(jìn)制積累49
2.4.8 起伏目標(biāo)的累積積累49
2.5 順序檢測50
2.5.1 兩步順序探測概率50
2.5.2 有快速確認(rèn)的順序檢測50
2.5.3 延遲確認(rèn)順序檢測51
2.5.4 順序檢測的能量和時(shí)間要求51
2.6 恒虛警率檢測52
2.6.1 單元平均的CFAR52
2.6.2 雙參數(shù)CFAR54
2.6.3 時(shí)間平均CFAR 55
2.6.4 非參量CFAR55
2.7 有效可檢測性因子55
參考文獻(xiàn)56
附錄2A：關(guān)于目標(biāo)檢測的習(xí)題58
附錄2B：提供的Mathcad工具60
附錄2C：習(xí)題的解60
第3 章 目標(biāo)和干擾61
3.1 雷達(dá)橫截面積的定義61
3.1.1 等效球體61
3.1.2 等效天線 62
3.2 簡單物體的雷達(dá)橫截面積63
3.2.1 峰值RCS和波瓣結(jié)構(gòu)63
3.2.2 RCS與波長和姿態(tài)角的關(guān)系63
3.2.3 諧振現(xiàn)象65
3.2.4 RCS 的極化依賴性 66
3.3 復(fù)雜目標(biāo)的RCS67
3.3.1 Swerling目標(biāo)模型 68
3.3.2 通用目標(biāo)模型70
3.3.3 目標(biāo)譜和相關(guān)時(shí)間70
3.3.4 相關(guān)頻率71
3.4 橫截面積的空間分布71
3.4.1 目標(biāo)閃爍71
3.4.2 二元目標(biāo)72
3.4.3 角度、距離和多普勒閃爍73
3.4.4 閃爍譜74
3.5 雙基地橫截面積75
3.5.1 前向散射RCS75
3.5.2 雙基地增強(qiáng)的范圍 75
3.6 雷達(dá)雜波76
3.6.1 面雜波77
3.6.2 海雜波 78
3.6.3 地雜波79
3.6.4 面雜波幅度分布 81
3.6.5 面雜波的速度譜82
3.6.6 降雨雜波84
3.6.7 箔條85
3.6.8 體雜波的空間和速度范圍 85
3.6.9 體雜波的幅度分布87
3.6.10 離散雜波源 87
3.7 干擾88
3.7.1 噪聲干擾 88
3.7.2 欺騙干擾 89
3.7.3 誘餌 89
參考文獻(xiàn)90
附錄 3A：關(guān)于目標(biāo)和干擾的習(xí)題91
附錄3B：提供的Mathcad工具94
附錄3C：習(xí)題的解95
第4章 雷達(dá)天線96
4.1 四個(gè)坐標(biāo)上的雷達(dá)響應(yīng)96
4.1.1 雷達(dá)分辨力96
4.1.2 可分離角度響應(yīng) 97
4.1.3 天線方向圖的互易性99
4.2 天線和陣列99
4.2.1 均勻照射孔徑99
4.2.2 錐削式孔徑照射100
4.2.3 橢圓形孔徑和圓形孔徑103
4.2.4 天線副瓣103
4.2.5 反射面天線104
4.2.6 透鏡天線108
4.2.7 平面陣列天線108
4.3 相控陣109
4.3.1 單元和陣列因子110
4.3.2 相掃110
4.3.3 頻率掃描 112
4.3.4 稀疏陣列113
4.3.5 移相器114
4.3.6 陣列饋電系統(tǒng)115
4.3.7 放大器陣列117
4.3.8 波束形成矩陣118
4.3.9 相位和幅度誤差效應(yīng)119
4.3.10 陣列帶寬 121
4.4 超低副瓣天線123
4.4.1 定義123
4.4.2 掃描的超低副瓣天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)124
4.4.3 超低副瓣反射面天線126
4.5 多波束天線128
4.5.1 堆積波束系統(tǒng) 128
4.5.2 單脈沖天線130
4.5.3 焦平面陣列饋源133
4.5.4 數(shù)字波束形成134
參考文獻(xiàn)135
附錄4A：關(guān)于雷達(dá)天線的習(xí)題135
附錄4B：提供的Mathcad工具138
附錄4C：習(xí)題的解140
第5章 波形和信號(hào)處理141
5.1 模糊函數(shù)141
5.1.1 匹配濾波器的實(shí)現(xiàn) 142
5.1.2 矩形脈沖的響應(yīng)143
5.1.3 簡單脈沖的分辨力特性145
5.2 脈沖壓縮146
5.2.1 相位編碼脈沖壓縮147
5.2.2 線性調(diào)頻脈沖壓縮148
5.2.3 非線性調(diào)頻脈沖波形151
5.2.4 脈沖壓縮波形的多普勒容差154
5.3 動(dòng)目標(biāo)顯示157
5.3.1 脈沖串的頻譜157
5.3.2 脈沖串的模糊函數(shù)159
5.3.3 最佳MTI濾波器160
5.3.4 實(shí)用MTI濾波器的實(shí)現(xiàn)161
5.3.5 參差PRF和PRF分集MTI163
5.3.6 帶脈沖振蕩發(fā)射機(jī)的MTI163
5.3.7 非相干MTI165
5.3.8 區(qū)域MTI165
5.3.9 相干MTI的性能165
5.3.10 非相干MTI的性能170
5.3.11 存在移動(dòng)雜波時(shí)的MTI170
5.3.12 MTI系統(tǒng)的損耗170
5.3.13 MTI系統(tǒng)中的可檢測性因子172
5.4 脈沖多普勒172
5.4.1 定義172
5.4.2 低-PRF PD雷達(dá)174
5.4.3 中-PRF PD雷達(dá)176
5.4.4 高-PRF PD雷達(dá)179
5.4.5 振蕩器對(duì)PD雷達(dá)性能的影響180
5.4.6 濾波器副瓣對(duì)PD雷達(dá)性能的影響183
5.4.7 PD雷達(dá)中的損耗因子184
5.4.8 PD雷達(dá)的探測距離186
參考文獻(xiàn)187
附錄5A：關(guān)于波形和信號(hào)處理的習(xí)題188
附錄5B：提供的Mathcad工具191
附錄5C：習(xí)題的解194
第6章 雷達(dá)傳播195
6.1 大氣衰減195
6.1.1 晴朗的大氣195
6.1.2 氣象衰減199
6.1.3 穿過潮濕天線罩的衰減201
6.1.4 電離層衰減201
6.1.5 箔條的衰減201
6.1.6 預(yù)測衰減時(shí)探測距離的Blake方法202
6.1.7 大氣噪聲溫度202
6.1.8 大氣透鏡損耗203
6.2 表面反射效應(yīng)204
6.2.1 傳播因子204
6.2.2 表面反射幾何圖204
6.2.3 反射系數(shù)206
6.2.4 粗糙表面208
6.2.5 植被因子210
6.2.6 方向圖傳播因子對(duì)雷達(dá)探測范圍的影響210
6.3 繞射211
6.3.1 光滑球面繞射211
6.3.2 從繞射區(qū)到干涉區(qū)的過渡212
6.3.3 刀鋒繞射213
6.3.4 粗糙表面效應(yīng)215
6.4 大氣折射216
6.4.1 指數(shù)形式基準(zhǔn)大氣層217
6.4.2 仰角和距離偏移誤差218
6.4.3 偏移誤差的校正220
6.4.4 對(duì)流層起伏220
6.4.5 大氣波導(dǎo)221
6.4.6 電離層繞射221
6.4.7 法拉第旋轉(zhuǎn)222
參考文獻(xiàn)224
附錄6A：關(guān)于雷達(dá)傳播的習(xí)題225
附錄6B：提供的Mathcad工具226
附錄6C：習(xí)題的解227
第7章 雷達(dá)監(jiān)視228
7.1 監(jiān)視雷達(dá)基礎(chǔ)228
7.2 兩坐標(biāo)對(duì)空監(jiān)視雷達(dá)230
7.2.1 兩坐標(biāo)搜索問題的定義230
7.2.2 駐留時(shí)間與波束寬度232
7.2.3 孔徑面積的限制233
7.2.4 兩坐標(biāo)監(jiān)視的最小平均功率233
7.2.5 功率與孔徑兩者之間經(jīng)濟(jì)上的折中方案233
7.2.6 兩坐標(biāo)雷達(dá)中傳播與雜波上的考慮233
7.2.7 中程兩坐標(biāo)空中交通管制雷達(dá)的實(shí)例235
7.3 堆積波束三坐標(biāo)監(jiān)視雷達(dá)237
7.3.1 三坐標(biāo)搜索問題的定義237
7.3.2 駐留時(shí)間與波束寬度238
7.3.3 孔徑面積與平均功率238
7.3.4 堆積波束三坐標(biāo)雷達(dá)中雜波方面的考慮239
7.3.5 遠(yuǎn)程堆積波束三坐標(biāo)雷達(dá)的實(shí)例239
7.3.6 脈沖內(nèi)掃描的三坐標(biāo)雷達(dá)241
7.4 波束掃描的三坐標(biāo)監(jiān)視雷達(dá)241
7.4.1 掃描的波束駐留時(shí)間與波束寬度242
7.4.2 孔徑面積與平均功率243
7.4.3 波束掃描三坐標(biāo)雷達(dá)雜波上的考慮244
7.4.4 波束掃描三坐標(biāo)雷達(dá)的實(shí)例244
7.4.5 多功能雷達(dá)的搜索模式245
7.5 混合型三坐標(biāo)監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)247
7.5.1 多仰角扇區(qū)中的堆積波束247
7.5.2 多重掃描波束247
7.6 地平線掃描248
7.6.1 幀時(shí)間與仰角波束寬度248
7.6.2 典型的水平線掃描問題248
7.7 海用導(dǎo)航雷達(dá)250
7.7.1 搜索空域的定義250
7.7.2 駐留時(shí)間與方位波束寬度250
7.7.3 海用導(dǎo)航雷達(dá)的雷達(dá)方程250
7.7.4 遠(yuǎn)程海用導(dǎo)航雷達(dá)的實(shí)例251
7.8 表面監(jiān)視雷達(dá)252
7.8.1 戰(zhàn)場監(jiān)視252
7.8.2 具有實(shí)孔徑的機(jī)載表面監(jiān)視253
7.8.3 合成孔徑雷達(dá)的機(jī)載表面監(jiān)視255
7.8.4 空對(duì)面目標(biāo)瞄準(zhǔn)255
7.9 利用監(jiān)視雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤256
7.9.1 目標(biāo)報(bào)告誤差256
7.9.2 邊掃描邊跟蹤濾波器257
7.9.3 跟7